1、1物理选修 3-1 ：2.5 焦耳定律命制 许童钰 审核 王哲【目标导读】1理解电功及电功的公式，能利用公式进行有 关计算2理解电流做功的实质上是电场力对电荷 做功，并转化为其他形式能3理解电功率的概念、公式以及电功率和热功率的区别和联系【重点难点】电功率和热功率的区别和联系。【预习梳理】1电功：（1）定义：导体中的恒定电场对自由电荷的静电力做功。电流做功的过程就是_电能_能转化为_其他形式的_能的过程。（2）计算公式： 。电流在一段电路上所做的功等于这段电路两端的电WUIt压 U、电路中的电流 I 和通电时间 t 三者的乘积。电功的单位是焦耳，简称焦，符号是（J） 。2电功率：（1）定义：单
2、位时间内电流所做的功。表示电流做功的快慢。（2）计算公式： 一段电路上的电功率 P 等于这端电路两端的电压PItU 和电路中的电流 I 的乘积。电功率的单位是瓦特，简称瓦，符号是（W） 。3 焦耳定律：（1）定义：电流通过导体产生的热量，跟电流的平方、导体电阻和通电时间成正比。（2）计算公式：Q=I 2Rt。焦耳定律是电流热效应的实验定律，凡是要计算电热，都应首选焦耳定律。4电功与电热的区别（1）区别：电功是从电场理论出发的概念，是电能减小的量度，所以不论是纯电阻电路还是非纯电阻电路，P=IU 总是成立的。电热是电路中的热现象（电流的热效应） ，是电能转化的一部分，焦耳定律 Q=I2Rt是专门
3、计算电热的实验定律，用 Q=I2Rt 来计算电热，不管是纯电阻电路还是非纯电阻电路，都是适用的。（2）联系：在纯电阻电路中，电功与电热相等，电能的减少全部转化为内能，此时有： WtRUtIt2 PRUI2在非纯电阻电路中，电功大于电热，电能的减少量等于转化为内能的部分+转化为其它形式的能的部分，即：W=IUt=I 2Rt+E 其它 P=UII2R2因此 P=IU 是计算电功的唯一形式， P=I2R 是计算电热功率的唯一形式，而 在RU2此没有任何实际意义（除非 U 是专指 R 两端的电压）5额定功率和实际功率：用电器铭牌上所标的功率是额定功率，反映用电器本身消耗电能快慢（或转化电能快慢）的上限
4、。用电器在实际电压下工作的功率是实际功率，用电器只有在额定电压下工作时的实际功率才等于额定功率。6. 电功与电热的关系电功是电能转化为其他形式能量的量度电热是电能转化为内能的量度计算电功时用公式 WIUt，计算电热时用公式 QI 2Rt.从能量转化的角度看，电功与电热间的数量关系是：WQ，即 UItI2Rt.具体地说：电路比较项 纯电阻电路 非纯电阻电路元件特点 电路中只有电阻元件 除电阻外还包括能把电能转化为其他形式能的用电 器欧姆定律服从欧姆定律 IUR不服从欧姆定律，UIR 或 II2RD焦耳热 QI 2Rt 适用于任何电路【变式 1A】一台电动机，额定电压是 100 V，电阻是 1 .
5、正常工作时，通过的电流为 5 A，则电动机因发热损失的功率为 ( )A500 W B25 W C1000 W D475 W【变式 1B】如图所示，一幢居民楼里住着生活水平各不相同的 24 户居民，所以整幢居民楼里有各种不同的电器，例如电炉、电视机、微波炉、电脑等等停电时，用欧姆表测得 A、B 间电阻为 R；供电后，各家电器同时使用，测得 A、B 间电压为 U，进线电流为 I，则计算该幢居民楼用电的总功率可以用的公式是 ( )API 2R BP U2RCPIU DPWt3二 纯电阻电路与非纯电阻电路【例 2】如图所示为电动机提升重物的装置，电动机线圈的电阻为 r1，电动机两端电压为 5V，电路中
6、的电流为 1A，物体 A 重 20N。忽略一切摩擦，求：(1) 电动机线圈电阻消耗的热功率为多少？(2)电动机输入功率和输出功率各是多少？(3)10s 内电动机可以把重物匀速提升多高？(4)这台电动机的机械效率是多少？【变式 2A】一台直流电动机的电阻为 R，额定电压为 U，额定电流为 I，当其正常工作时，下述正确的是 （ ） A电 动机所消耗的电功率 I2R Bt 秒内所产生的电热为 UItCt 秒内所产生的电热为 I2Rt Dt 秒内输出的机械能为（ UIR）It 【变式 2B】.以蓄电池为驱动能源的环保汽车总质量 m 3103 kg.当它在水平路面上以v36 km/h 的速率匀速行驶时，
7、驱动电机的输入电流 I 50 A，电压 U300 V在此行驶状态下： (1)求驱动电机的输入功率 P 电 ；(2)若驱动电机能够将输入功率的 90%转化为用于牵引汽车前进的机械功率 P 机 ，求汽车所受阻力与车重的比值( g 取 10 m/s2)三 串并联电路中功率的分析【例 3】个阻值相同的灯泡，其允许消耗的最大功率都是 10W，现将其中的两只灯泡串联起来后再与第三只灯泡并联接在电路中，则整个电路允许消耗的最大功率为( C )A30W B20W C15W D 10W【变式 3A】如图所示，额定电压为 110 V 的两盏电灯，额定功率分别为 PA100 W，P B25 W把它们接到 220 V
8、 的电路上，欲使它们都能正常发光且耗电最少，应采用的接法是( )4【变式 3B】如图所示，灯 L 上标有 200W，电动机上标有 2000W，在 A、B 两端加上220V 的电压时，灯和电动机均正常工作，求电灯正常工作时的电阻。【随堂练习】1. 有三个用电器，分别为日 光灯、电烙铁和电风扇，它们的额定电压和额定功率均为“220V,60W”现让它们在额定电压下工作相同时间，产生的热量( )A日光灯最多 B电烙铁最 多C电风扇最多 D一样多2. 把两根电阻相同的电热丝先串联后并联分别接在同一电源上，若要产生相等的热量，则两种方法所需的时间之比 t 串 t 并 为( )A11 B21 C41 D14
9、3有四盏灯，接入如图所示的电路中L 1 和 L2 都标有“220 V，100 W”，L 3 和 L4 都标有“220 V，40 W”把电路接通后，最暗的灯将是 ( )AL 1 BL 2CL 3 DL 44.有一台电风扇，内阻为 20 ，额定电压为 220 V，额定功率为 66 W，将它接上 220 V 电源后，发现因扇叶被东西卡住不能转动则此时电风扇消耗的功率为( )A66 W B2420 W C11 W D不确定5. 一台直流电动机的额定电压为 U110 V，电枢的电阻 R0.5 ，当它正常工作时通过的电流 I20 A，若电动机正常运转时间 t1 分钟求：(1)电流所做的功；(2)电枢上产生的热量；(3)电动机输出的机械能
